DE102010023831A1

DE102010023831A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Befüllung von Produkten

Info

Publication number: DE102010023831A1
Application number: DE102010023831A
Authority: DE
Inventors: Frank Heep; Ralf Steinfeldt; Johannes Hortmanns
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Combibloc Services AG
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-15
Also published as: TWI548568B; CA2800034C; EP2580127B1; ES2490490T3; AU2011264180A1; JP2013528143A; BR112012031511B1; KR20130082446A; EG27153A; AU2011264180B2; ZA201208713B; WO2011153983A3; US20130118637A1; BR112012031511A2; EA201291287A1; MX2012014038A; WO2011153983A2; CA2800034A1; KR101682745B1; TW201200420A

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Befüllung eines Behälters mit einem Produkt. Das Produkt besteht aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente. Das Produkt wird dem zu befüllenden Behälter über mindestens eine Füllleitung und mindestens ein Füllventil zugeführt. Die Füllleitung wird zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Füllventil von mindestens einem Drosselventil in Leitungsabschnitte unterteilt. Der Leitungsabschnitt zwischen dem Füllventil und einem dem Füllventil benachbart angeordneten Drosselventil wird derart dimensioniert, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Aufnahmebehälter zur Bevorratung eines Produktes, das aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht, wobei der Aufnahmebehälter durch mindestens eine Füllleitung mit mindestens einem Füllventil verbunden ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Befüllung eines Behälters mit einem Produkt, das innerhalb eines Aufnahmebehälters bevorratet wird, wobei das Produkt aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht und bei dem das Produkt dem zu befüllenden Behälter über mindestens eine Füllleitung und mindestens ein Füllventil zugeführt wird.
Derartige Produkte können beispielsweise Nahrungsmittel sein. Beispielsweise ist es ebenfalls möglich, daß auch die zweite Komponente flüssig ist. Ein Beispiel für ein Produkt mit einer derartigen Komponente sind Emulsionen, insbesondere Milch. Gemäß einer anderen Variante ist die zweite Komponente fest. Dies kann beispielsweise bei einem Fruchtsaft mit Stücken der Fall sein. Weitere Beispiele sind Milch mit Kokosflocken, Milch mit Cerealien sowie Suppen und Soßen mit stückigen Anteilen. Die stückigen Anteile können beispielsweise Gemüse und/oder Fleisch sein.
Bei einer festen zweiten Komponente liegt die zweite Komponente typischerweise in Form von Partikeln vor, wobei ein mittlerer Durchmesser dieser Partikel innerhalb eines Bereiches von 1 bis 40 mm liegen kann. In Sonderfällen sind auch kleinere oder größere mittlere Durchmesser möglich.
Bei einer vorgesehenen Bevorratung von Produkten, die aus mindestens zwei Komponenten bestehen, kann das Problem auftreten, daß die Verteilung der zweiten Komponente in der ersten Komponente nicht zeitunabhängig homogen ist, sondern daß Entmischungsvorgänge stattfinden. In Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht der ersten und der zweiten Komponente ist es einerseits möglich, daß Partikel aufschwimmen oder sich andererseits absetzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß einer Entmischung der Komponenten entgegengewirkt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Füllleitung zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Füllventil mindestens ein Drosselventil angeordnet ist und daß die Füllleitung zwischen dem Füllventil und einem dem Füllventil benachbart angeordneten Drosselventil derart dimensioniert ist, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters entspricht.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß einer Entmischung der Komponenten entgegengewirkt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Füllleitung zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Füllventil von mindestens einem Drosselventil in Leitungsabschnitte unterteilt wird und daß der Leitungsabschnitt zwischen dem Füllventil und einem dem Füllventil benachbart angeordneten Drosselventil derart dimensioniert wird, daß das Innenvolumen dieses Teiles des Leitungsabschnittes im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters entspricht.
Für längere Füllleitungen erweist es sich als zweckmäßig, daß im Bereich der Füllleitung mindestens zwei Drosselventile angeordnet sind.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Füllleitung zwischen zwei benachbarten Drosselventilen derart dimensioniert ist, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters entspricht.
Eine schonende Produktabfüllung wird dadurch unterstützt, daß sich die Füllleitung im Wesentlichen in lotrechter Richtung unterhalb des Aufnahmebehälters erstreckt.
Insbesondere ist daran gedacht, daß der Aufnahmebehälter zur Durchführung einer rein gravimetrischen Befüllung ausgebildet ist. Zusätzlich kann innerhalb des Aufnahmebehälters ein vom Umgebungsdruck abweichender Innendruck generiert werden.
Einer Entmischung des Produktes wird dadurch entgegengewirkt, daß ein Innendurchmesser der Füllleitung etwa die 1,3-fache Größe einer mittleren Partikelgröße von innerhalb des Produktes enthaltenen festen Bestandteilen aufweist.
Einer Entmischung des Produktes kann dadurch vorgebeugt werden, daß das Produkt innerhalb des Aufnahmebehälters von einer Fördereinrichtung bewegt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Vertikalschnitt-Darstellung der Vorrichtung bei einem Produkt mit absinkenden Partikeln,
2 eine gegenüber 1 abgewandelte Ausführungsform,
3 eine perspektivische Darstellung eines Aufnahmebehälters mit angeschlossenen Füllleitungen und Füllventilen und
4 eine Füllleitung mit zwei Drosselventilen sowie einem Füllventil.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 ist in einem Innenraum (1) eines Aufnahmebehälters (2) ein rohrartiges Leitelement (3) angeordnet. Das Leitelement (3) erstreckt sich mit einer Längsachse (4) im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmebehälter (2) in einer horizontalen Schnittebene eine kreisartige Kontur auf und das Leitelement (3) ist im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Aufnahmebehälters (2) positioniert.
Der Innenraum (1) dient zur Aufnahme eines zu bevorratenden Produktes (5). Das Produkt weist innerhalb des Aufnahmebehälters (2) einen Füllstand (6) auf. Zur Erfassung des Füllstandes (6) dient ein Sensor (7), der an ein Füllstandsmeßgerät (8) angeschlossen ist.
Das Leitelement (3) kann gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer horizontalen Schnittebene eine kreisartige Querschnittfläche aufweisen. Es sind aber auch andere gerundete oder eckige Querschnittflächen realisierbar. Ein unteres Ende (9) des Leitelementes (3) ist mit einem Abstand (10) zu einem Boden (11) des Aufnahmebehälters (2) angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des unteren Endes (9) eine Querschnitterweiterung (12) vorgesehen. Ebenfalls zeigt 1, daß im Bereich eines oberen Endes (13) des Leitelementes (3) eine Querschnitterweiterung (14) realisiert ist.
In das Leitelement (3) mündet eine Zuführleitung (15) für das Produkt (5) ein. Insbesondere ist daran gedacht, die Zuführleitung (15) im Bereich einer Wandung (16) des Aufnahmebehälters (2) zu fixieren und durch die Zuführleitung (15) das Leitelement (3) zu haltern und zu positionieren.
Innerhalb des Leitelementes (3) ist eine Fördereinrichtung (17) für das Produkt (5) angeordnet. Die Fördereinrichtung (17) kann als ein Propeller ausgebildet sein, der über eine Welle (18) mit einem Antrieb (19) gekoppelt ist.
Der Boden (11) weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kontur (20) derart auf, daß ein mittlerer Bereich des Bodens (11) auf einem höheren Niveau als Randbereiche des Bodens (11) angeordnet sind. Der Boden (11) wölbt sich hierdurch in Richtung auf das Leitelement (3).
Gemäß der Ausführungsform in 2 sind im Bereich des Bodens (11) eine Mehrzahl von Füllleitungen (21) angeordnet, die den Aufnahmebehälter (2) mit zugeordneten Fülleinrichtungen verbinden. Darüber hinaus ist in 2 zu erkennen, daß im Bereich des Leitelementes (3) mindestens ein Führungselement (22) angeordnet ist, das die Ausbildung von rotativen Strömungen innerhalb des Leitelementes (3) unterdrückt und die Ausbildung von Strömungen in Richtung der Längsachse (4) fördert. Beispielsweise können im Bereich des unteren Endes (9) des Leitelementes (3) drei als Leitbleche ausgebildete Führungselemente (22) angeordnet sein, die in einer Umfangsrichtung des Leitelementes (3) jeweils 120° relativ zueinander angeordnet sind.
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der an den Aufnahmebehälter (2) eine Vielzahl von Füllleitungen (21) angeschlossen sind. Anschlußelemente (26), die die Füllleitungen (21) mit dem Aufnahmebehälter (2) verbinden, sind vorzugsweise entlang eines Umfanges des Aufnahmebehälters (2) relativ zueinander äquidistant angeordnet und erstrecken sich relativ zu einer Längsachse des Aufnahmebehälters (2) wenigstens abschnittweise mit einer radialen Richtungskomponente.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede der Füllleitungen (21) von einem Drosselventil (23) unterteilt. Die Füllleitungen (21) verbinden den Aufnahmebehälter (2) mit Füllventilen (24).
Zwischen dem Drosselventil (23) und dem Füllventil (24) erstreckt sich ein Leitungsabschnitt (25), der ein Innenvolumen aufweist, das dem vorgesehenen Füllvolumen für einen zu befüllenden Behälter entspricht. Bei längeren Füllleitungen (21) ist es möglich, eine Mehrzahl von Drosselventilen (23) zu verwenden und diese relativ zueinander derart zu positionieren, daß auch die zwischen den Drosselventilen (23) liegenden Leitungsabschnitte ein Innenvolumen aufweisen, das jeweils dem Innenvolumen des Leitungsabschnittes (25) entspricht.
Für eine schonende Abfüllung von Produkten ist insbesondere daran gedacht, den Füllvorgang gravimetrisch durchzuführen und die Füllventile (24) unterhalb des Aufnahmebehälters (2) anzuordnen. Eine Querschnittfläche der Füllleitungen (21) beträgt vorzugsweise etwa das 1,3-fache einer mittleren Querschnittfläche von festen Partikeln, die innerhalb des abzufüllenden Produktes enthalten sind.
Vorzugsweise werden die Längen der Füllleitungen (21) möglichst minimiert, um Entmischungsvorgängen der Komponenten des Produktes vorzubeugen. Vorzugsweise ist ebenfalls daran gedacht, im Bereich der Anschlußelemente (26) eine Absperrmöglichkeit vorzusehen.
Der Vorteil der oben erläuterten Dimensionierung des Volumens des Leitungsabschnittes (25) liegt darin, daß bei einer innerhalb des Leitungsabschnittes (25) stattfindenden teilweisen Entmischung der Komponenten trotzdem die Komponenten im vorgesehenen Mengenverhältnis in den zu befüllenden Behälter abgefüllt werden und während des Befüllungsvorganges wieder intensiv miteinander vermischt werden.
Eine Verbindung von Rohrabschnitten der Füllleitung (21) miteinander kann unter Verwendung von Flanschen (26) erfolgen. 4 zeigt zur weiteren Veranschaulichung eine Füllleitung (21) mit zwei Drosselventilen (23) und einem unterhalb des Füllventils (24) positionierten Behälter (27).

Claims

Vorrichtung mit einem Aufnahmebehälter zur Bevorratung eines Produktes, das aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht, wobei der Aufnahmebehälter durch mindestens eine Füllleitung mit mindestens einem Füllventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Füllleitung (21) zwischen dem Aufnahmebehälter (2) und dem Füllventil (24) mindestens ein Drosselventil (23) angeordnet ist und daß die Füllleitung (21) zwischen dem Füllventil (24) und einem dem Füllventil (24) benachbart angeordneten Drosselventil (23) derart dimensioniert ist, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung (21) im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters (27) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Füllleitung (21) mindestens zwei Drosselventile (23) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllleitung (21) zwischen zwei benachbarten Drosselventilen (23) derart dimensioniert ist, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung (21) im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters (27) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Füllleitung (21) zwischen dem Drosselventil (23) und dem Füllventil (24) mit einer vertikalen Richtungskomponente erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Füllleitung (21) im Wesentlichen in lotrechter Richtung unterhalb des Aufnahmebehälters (2) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (2) zur Durchführung einer rein gravimetrischen Befüllung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser der Füllleitung (21) etwa die 1,3-fache Größe einer mittleren Partikelgröße von innerhalb des Produktes enthaltenen festen Bestandteilen aufweist.
Verfahren zur Befüllung eines Behälters mit einem Produkt, das innerhalb eines Aufnahmebehälters bevorratet wird, wobei das Produkt aus einer ersten flüssigen Komponente und mindestens einer zweiten Komponente besteht und bei dem das Produkt dem zu befüllenden Behälter über mindestens eine Füllleitung und mindestens ein Füllventil zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllleitung (21) zwischen dem Aufnahmebehälter (2) und dem Füllventil (24) von mindestens einem Drosselventil (23) in Leitungsabschnitte (25) unterteilt wird und daß der Leitungsabschnitt (25) zwischen dem Füllventil (24) und einem dem Füllventil (24) benachbart angeordneten Drosselventil (23) derart dimensioniert wird, daß das Innenvolumen dieses Teils der Füllleitung (21) im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters (27) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllleitung (21) von mindestens zwei Drosselventilen (23) in Leitungsabschnitte (25) unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllleitung (21) zwischen zwei benachbarten Drosselventilen (23) derart dimensioniert ist, daß das Innenvolumen dieses Teiles der Füllleitung (21) im Wesentlichen einem Befüllvolumen eines zu befüllenden Behälters (27) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß sich die Füllleitung (21) zwischen dem Drosselventil (23) und dem Füllventil (24) mit einer vertikalen Richtungskomponente erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Füllleitung (21) im Wesentlichen in lotrechter Richtung unterhalb des Aufnahmebehälters (2) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (2) zur Durchführung einer rein gravimetrischen Befüllung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser der Füllleitung (21) etwa die 1,3-fache Größe einer mittleren Partikelgröße von innerhalb des Produktes enthaltenen festen Bestandteilen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt innerhalb des Aufnahmebehälters von einer Fördereinrichtung (17) bewegt wird.